土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)(教案)

1、普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物選修1人教版 課題2 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)課題目標(biāo)（一）知識(shí)與技能利用選擇培養(yǎng)基分離細(xì)菌，運(yùn)用相關(guān)技術(shù)解決生產(chǎn)生活中有關(guān)微生物的計(jì)數(shù)   （二）過(guò)程與方法 分析研究思路的形成過(guò)程，找出共性和差異性（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 形成無(wú)菌不在的概念，養(yǎng)成講究衛(wèi)生的習(xí)慣課題重點(diǎn)對(duì)土樣的選取和選擇培養(yǎng)基的配制課題難點(diǎn) 對(duì)分解尿素的細(xì)菌的計(jì)數(shù)教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)工具 多媒體課件教學(xué)過(guò)程（一）引入新課上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了培養(yǎng)基的配置以及接種技術(shù)。下面我們來(lái)學(xué)習(xí)如何進(jìn)行細(xì)菌的分離，獲得所需要的目的微生物。（二）進(jìn)行新課1基礎(chǔ)知識(shí)11 尿素是

2、一種重要的氮肥，農(nóng)作物不能（能，不能）直接吸收利用，而是首先通過(guò)土壤中的細(xì)菌將尿素分解為 氨和CO2 ，這是因?yàn)榧?xì)菌能合成 脲酶 。12 科學(xué)家能從熱泉中把耐熱細(xì)菌篩選出來(lái)是因?yàn)?熱泉的高溫條件淘汰了絕大多數(shù)微生物 ，這樣也適用于實(shí)驗(yàn)室中微生物的篩選，原理是 人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件（包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、PH等），同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng) 。點(diǎn)評(píng)：生物適應(yīng)一定環(huán)境，環(huán)境對(duì)生物具有選擇作用。所以通過(guò)配制選擇培養(yǎng)基、控制培養(yǎng)條件等選擇目的微生物。思考1在該培養(yǎng)基配方中，為微生物的生長(zhǎng)提供碳源的是 葡萄糖 ，提供氮源的的是 尿素 ，瓊脂的作用是 凝固劑 。思考2該培養(yǎng)基對(duì)微生物 具有 （具有

3、，不具有）選擇作用。如果具有，其選擇機(jī)制是 只有能夠以尿素作為氮源的微生物才能在該培養(yǎng)基上生長(zhǎng) 。13在統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)，常用來(lái)統(tǒng)計(jì)樣品中活菌數(shù)目的方法是 稀釋涂布平板法 。除此之外， 顯微鏡直接計(jì)數(shù) 也是測(cè)定微生物數(shù)量的常用方法?！狙a(bǔ)充】顯微鏡直接計(jì)數(shù)是測(cè)定微生物的方法。公式：觀察到的紅細(xì)胞平均數(shù)觀察到的細(xì)菌平均數(shù)紅細(xì)胞含量細(xì)菌含量14 采用稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于 樣品稀釋液中一個(gè)活菌 。通過(guò)統(tǒng)計(jì) 平板上的菌落數(shù) ，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在 30300 的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。思考3從平板上的菌落數(shù)推測(cè)出每克樣品中的菌

4、落數(shù)的計(jì)算方法是 （平均菌落數(shù)÷涂布的稀釋液體積）×稀釋倍數(shù) 。思考4利用稀釋涂布平板法成功統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的關(guān)鍵是 恰當(dāng)?shù)南♂尪?。思考5第 二 位同學(xué)的結(jié)果接近真實(shí)值。你認(rèn)為這兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)的操作是第一位同學(xué)需設(shè)置重復(fù)實(shí)驗(yàn)組；第二位同學(xué)統(tǒng)計(jì)的三個(gè)菌落數(shù)相差太大，說(shuō)明操作有誤，需重新實(shí)驗(yàn)。15統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)比活菌的實(shí)際數(shù)目 低 。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞在一起時(shí)，平板上觀察到的只是 一個(gè) 菌落。因此，統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般用 菌落數(shù) 來(lái)表示。16設(shè)置對(duì)照的主要目的是排除實(shí)驗(yàn)組中非測(cè)試因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。17對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除了 被測(cè)試 的條件外，其他條件都 相

5、同 的實(shí)驗(yàn)。滿足該條件的稱為 對(duì)照組，未滿足該條件的稱為 實(shí)驗(yàn) 組。思考6請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)組：方案1：其他同學(xué)用A同學(xué)的土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。方案2：A同學(xué)以不接種的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)21 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)方案、材料用具、實(shí)施步驟和時(shí)間安排等。22 根據(jù)圖示27填寫以下實(shí)驗(yàn)流程：菌落計(jì)數(shù)配制土壤溶液系列稀釋涂布平板與培養(yǎng)23 土壤微生物主要分布在距地表38cm的近中性土壤中，約7080為細(xì)菌。24 分離不同的微生物采用不同的稀釋度，其原因是不同微生物在土壤中含量不同，其目的是保證獲得菌落數(shù)在30300之間、適于計(jì)數(shù)的平板。細(xì)菌稀釋度為104、105、106，放線菌稀釋度為103

6、、104、105，真菌稀釋度為102、103、104。25 培養(yǎng)不同微生物往往需要不同培養(yǎng)溫度。細(xì)菌一般在3037培養(yǎng)12d，放線菌一般在2528培養(yǎng)57d，霉菌一般在2528的溫度下培養(yǎng)34d。26 在菌落計(jì)數(shù)時(shí)，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次菌落數(shù)目。選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果，以防止因培養(yǎng)時(shí)間不足而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目。點(diǎn)評(píng)：菌種中有些菌體增殖快，有些菌體增值慢，所以培養(yǎng)時(shí)間要充足，使得每個(gè)菌體都能形成肉眼可觀察到的菌落。27菌落的特征包括 形狀、大小、隆起程度、顏色 等方面。思考8土壤微生物種類最多、數(shù)量最大的原因是什么？土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，環(huán)境條件適宜等。29 實(shí)驗(yàn)過(guò)程1）取土樣用的小鐵

7、鏟和盛土樣的的信封在使用前都要滅菌。2）應(yīng)在火焰旁稱取土壤 10 g。將稱好的土樣倒入盛有90mL無(wú)菌水的錐形瓶中，塞好棉塞。3）在稀釋土壤溶液的過(guò)程中，每一步都要在火焰旁進(jìn)行。4）實(shí)驗(yàn)時(shí)要對(duì)培養(yǎng)皿作好標(biāo)記。注明培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)時(shí)間、稀釋度、培養(yǎng)物等。5）為了提高效率，在操作時(shí)更加有條不紊，應(yīng)當(dāng)事先規(guī)劃時(shí)間。思考9在研究未知微生物時(shí)務(wù)必規(guī)范操作，以防被致病微生物感染，實(shí)驗(yàn)后一定要洗手。3結(jié)果分析與評(píng)價(jià)31對(duì)分離的菌種作進(jìn)一步的鑒定，還需要借助 生物化學(xué) 的方法。32在細(xì)菌分解尿素的化學(xué)反應(yīng)中，細(xì)菌合成的 脲酶 將尿素分解成了 氨 。氨會(huì)使培養(yǎng)基的堿性 增強(qiáng) ，PH 升高 。因此，我們可以通過(guò)檢

8、測(cè)培養(yǎng)基 pH 變化來(lái)判斷該化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生。33在以 尿素 為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入 酚紅 指示劑。培養(yǎng)某種細(xì)菌后，如果PH升高，指示劑將變 紅 ，說(shuō)明該細(xì)菌能夠 分解尿素 。思考10測(cè)定飲水中大腸桿菌數(shù)量的方法是將一定體積的水用細(xì)菌過(guò)濾器過(guò)濾后，將濾膜放到 伊紅美藍(lán) 培養(yǎng)基上培養(yǎng)，大腸桿菌菌落呈現(xiàn) 黑 色，通過(guò)記述得出水樣中大腸桿菌的數(shù)量。你認(rèn)為在該實(shí)驗(yàn)中至少應(yīng)取 三 個(gè)水樣。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)實(shí)驗(yàn)方案土壤中尿素分解菌的分離與計(jì)數(shù)分離篩選微生物的原理有利于目的菌株生長(zhǎng)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng)人為條件微生物計(jì)數(shù)方法與原理稀釋涂布平板法顯微鏡直接計(jì)數(shù)對(duì)照設(shè)置與重復(fù)設(shè)置實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果與分

9、析（四）實(shí)例探究例1對(duì)細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律測(cè)定的正確的表述是A在液體培養(yǎng)基上進(jìn)行 B至少接種一種細(xì)菌 C接種一個(gè)細(xì)菌 D及時(shí)補(bǔ)充消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)解析：細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律的測(cè)定是人們?cè)谝欢l件下進(jìn)行的。這些條件是：一種細(xì)菌、恒定容積的培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基、定時(shí)測(cè)定細(xì)菌總數(shù)。在這些條件下，才能測(cè)定出細(xì)菌的生長(zhǎng)規(guī)律。測(cè)定時(shí)只能用一種細(xì)菌的子細(xì)胞群體的變化規(guī)律表達(dá)微生物的生長(zhǎng)；恒定容積是給微生物提供一定的生存環(huán)境；液體培養(yǎng)基才能通過(guò)樣品推測(cè)細(xì)菌總數(shù)。若接種多種細(xì)菌，則會(huì)發(fā)生種間斗爭(zhēng)而不能測(cè)定一種微生物的生長(zhǎng)規(guī)律。在接種時(shí)，要保證一定的接種量。答案：A例2在微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的測(cè)定中，種內(nèi)斗爭(zhēng)最顯著最激烈的時(shí)期是

10、A調(diào)整期 B對(duì)數(shù)期 C穩(wěn)定期 D衰亡期解析：種內(nèi)斗爭(zhēng)是一種生態(tài)因素。種內(nèi)斗爭(zhēng)反應(yīng)了種內(nèi)生物對(duì)生存空間和生活資源的爭(zhēng)奪。在生活空間充裕，營(yíng)養(yǎng)充足的時(shí)候，種內(nèi)斗爭(zhēng)的程度是比較低的。隨著微生物個(gè)體數(shù)目的增加，每個(gè)個(gè)體的生存空間越來(lái)越少，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也越來(lái)越少，每個(gè)個(gè)體對(duì)生存空間和資源的爭(zhēng)奪也越來(lái)越激烈，種內(nèi)斗爭(zhēng)就越來(lái)越激烈。由此可知，在穩(wěn)定期的種內(nèi)斗爭(zhēng)最激烈。在衰亡期，微生物的數(shù)目已經(jīng)開始減少，pH已經(jīng)極度不適于微生物的生存，次級(jí)代謝產(chǎn)物積累到很高的程度，這時(shí)的微生物的生存斗爭(zhēng)主要是與無(wú)機(jī)環(huán)境的斗爭(zhēng)。答案：C綜合應(yīng)用例3（2005年江蘇）抗生素作為治療細(xì)菌感染的藥物，其高效性和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值使抗生素工業(yè)

11、經(jīng)久不衰。其中青霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用具有劃時(shí)代的意義。青霉素發(fā)酵產(chǎn)生青霉素。青霉菌的新陳代謝類型是 ，青霉素是青霉菌的 代謝產(chǎn)物。在生產(chǎn)和科研中，常選用處于 期的青霉菌作為菌種或研究材料，因?yàn)榇藭r(shí)的青霉菌代謝旺盛， 和 比較穩(wěn)定。對(duì)青霉菌菌體生長(zhǎng)情況的測(cè)定：取一定體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗滌后， ，再計(jì)算發(fā)酵罐中菌體的總重量。解析：青霉菌屬于真菌，其代謝類型應(yīng)為異養(yǎng)需氧型，而青霉素作為它的代謝產(chǎn)物，并不是它生長(zhǎng)、繁殖所必需的，所以青霉素應(yīng)屬于次級(jí)代謝產(chǎn)物。在測(cè)定培養(yǎng)基上青霉菌菌體的生長(zhǎng)情況時(shí)，常用的方法有兩種：一種是測(cè)量青霉菌的細(xì)胞數(shù)目，另一種是測(cè)重量，取一定體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗

12、滌后，稱菌體的濕重，或烘干后稱干重，再由此計(jì)算出其中的細(xì)胞總重量。在細(xì)菌生長(zhǎng)的四個(gè)主要時(shí)期中，因?yàn)樘幱趯?duì)數(shù)期的細(xì)菌代謝旺盛，個(gè)體的形態(tài)和生理特性比較穩(wěn)定，常作為生產(chǎn)用的菌種和科研的材料。答案：異養(yǎng)需氧型 次級(jí) 對(duì)數(shù) 個(gè)體的形態(tài)生理特性 稱菌體的濕重（稱烘干后的重量）（五）鞏固練習(xí)1在一個(gè)“淀粉瓊脂”培養(yǎng)基的5個(gè)圓點(diǎn)位置，分別用不同方法處理，將此實(shí)驗(yàn)裝置放在37恒溫箱中，保溫處理24h后，將碘液滴在培養(yǎng)基的5個(gè)圓點(diǎn)上，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄于下表：（C）淀粉圓點(diǎn)實(shí)驗(yàn)處理方法碘液處理后的顏色反應(yīng)新鮮唾液與鹽酸混合藍(lán)黑色經(jīng)過(guò)煮沸的新鮮唾液藍(lán)黑色接種面包霉棕黃色只有新鮮的唾液？只有一定濃度的蔗糖溶液？請(qǐng)指出和

13、所發(fā)生的顏色反應(yīng)，以及接種的面包霉的分泌物分別是A棕黃色、棕黃色、淀粉酶B.藍(lán)黑色、棕黃色、麥芽糖酶C棕黃色、藍(lán)黑色、淀粉酶D.棕黃色、藍(lán)黑色、麥芽糖酶2實(shí)驗(yàn)測(cè)定鏈霉素對(duì)3種細(xì)菌的抗生素效應(yīng)，用3種細(xì)菌在事先準(zhǔn)備好的瓊脂塊平板上畫3條等長(zhǎng)的平行線（3條線均與下圖中的鏈霉素帶接觸），將平板置于37條件下恒溫培養(yǎng)3天，結(jié)果如圖所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以下敘述，不正確的是 （ ）A鏈霉素能阻止結(jié)核菌的生長(zhǎng) B鏈霉素對(duì)結(jié)核菌比對(duì)霍亂菌更有效C鏈霉素對(duì)結(jié)核菌比對(duì)傷寒菌更有效 D鏈霉素可以用于治療傷寒病人3.利用生物工程生產(chǎn)啤酒、味精、胰島素、酸奶的常用菌種分別是A酵母菌、枯草桿菌、大腸桿菌、乳酸菌 B酵母菌

14、、大腸桿菌、青霉菌、乳酸菌 C酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌、大腸桿菌、乳酸菌 D黃色短桿菌、酵母菌、大腸桿菌、乳酸菌4下列操作不屬于微生物的分離步驟的是A稀釋 B劃線或涂布 C接斜面 D培養(yǎng)5影響微生物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因素是A陽(yáng)光、溫度、水分 B溫度、水分、PH C水分、PH、氧 D溫度、PH、氧6.下列微生物的產(chǎn)物中沒(méi)有菌種特異性的一組是A氨基酸、核苷酸、多糖、色素 B. 多糖、脂類、維生素、抗生素、氨基酸C核苷酸、多糖、維生素、毒素、抗生素 D核苷酸、維生素、多糖、脂類、氨基酸7微生物代謝的人工控制是指A.改變微生物的遺傳特性 B.控制發(fā)酵時(shí)的溫度C.調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的pH，氧氣通入量 D.包括A、

15、B、C三項(xiàng)8在微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的測(cè)定中，不可能發(fā)生的是A.繁殖 B.生存斗爭(zhēng) C.種間斗爭(zhēng) D.種內(nèi)斗爭(zhēng)9與調(diào)整期長(zhǎng)短有關(guān)的因素中，可縮短調(diào)整期的一組是用與菌種相同的培養(yǎng)基 營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基 穩(wěn)定期獲得的菌種 對(duì)數(shù)期獲得的菌種 接種時(shí)間提前 接種量加大 接種量減小 接種種類加大A、 B、 C、 D、10微生物群體生長(zhǎng)善的測(cè)定方法可以是測(cè)定樣品的細(xì)胞數(shù)目 測(cè)定次級(jí)代謝產(chǎn)物的總產(chǎn)量測(cè)定培養(yǎng)基中細(xì)菌的體積 測(cè)定樣品的細(xì)胞重量測(cè)定初級(jí)代謝產(chǎn)物的總產(chǎn)量A. B. C. D.答案：15 CDCCD 610 DDCCB課余作業(yè)某生物小組以空氣中細(xì)菌含量為指標(biāo)，調(diào)查校園內(nèi)不同區(qū)域（教室、草場(chǎng)、校長(zhǎng)室、衛(wèi)生間

16、）的空氣質(zhì)量狀況。請(qǐng)你寫出完整的實(shí)驗(yàn)調(diào)查方案。教學(xué)體會(huì)本節(jié)課可以從尿素在農(nóng)業(yè)上的重要應(yīng)用切入，介紹能分解尿素的細(xì)菌，進(jìn)而說(shuō)明這種細(xì)菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。在教學(xué)過(guò)程中，可以聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，使學(xué)生對(duì)尿素以及分解尿素的細(xì)菌形成一定的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)通過(guò)課題背景的介紹，可以進(jìn)行STS教育。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照原則，可以指導(dǎo)學(xué)生分組討論，在掌握微生物分離技術(shù)的同時(shí)鞏固實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則。資料袋選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基的含義是：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長(zhǎng)，促進(jìn)需要的微生物的生長(zhǎng)。目的是從眾多微生物中分離所需要的微生物。在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)可以做到這一點(diǎn)，如加入青霉素可以分離出酵母